Способ оценки способности испытуемого к синтезу ранее сформированных довербальных эмпирических понятий Российский патент 2024 года по МПК A61B5/16 

Изобретение относится к нейропсихологии, психофизиологии, сравнительной психологии и может быть использовано в нейронауке для определения уровня развития высших когнитивных функций у детей младшего дошкольного возраста и детей с задержкой психо-речевого развития, а также животных высших таксономических групп. Способ может быть использован в системе образования для развития навыков самостоятельного поиска решений в проблемных ситуациях у детей и совершенствования их креативных способностей. Способ также может быть использован для создания искусственного интеллекта при построении новых принципов деятельности нейронных сетей.

Для изучения рассудочной деятельности у человека и животных используется значительное количество различных методов, например, неявно-процедурное и явно-декларативное изучение категорий (Smith J.D. et al. Implicit and explicit category learning by macaques (Macaca mulatta) and humans (Homo sapiens). Exp. Psychol. Anim. Behav. Process. 2010, 36(1): 54-65; Ashby, F.G, O'Brien, J.B. Category learning and multiple memory systems. Trends Cogn. Sci. 2005, 9(2): 83-89), формирование абстрактного понятия «одинаковое/разное» (Katz, J.S., Wright, A.A. Issues in the comparative cognition of same/different abstract-concept learning. Curr Opin Behav Sci. 2021, 37: 29-34), выбор no образцу (Hochmann J-R. et al. Children's representation of abstract relations in relational/array match-to-sample tasks. Cogn Psychol. 2017, 99: 17-43), суждения по аналогии (Richland L.E. et al. Children's development of analogical reasoning: Insights from scene analogy problems. J Exp Child Psychol. 2006, 94(3): 249-273), Висконсин тест (Tanabe M.K. et al. Intellectual Ability as a Predictor of Performance on the Wisconsin Card-Sorting Test. Applied Neuropsychology-Child. 2014, 3(4): 275-283), формирование эмпирических понятий (Тихонравов Д.Л. с соавт. Сравнительный анализ процесса формирования понятий размера и формы у низших обезьян (Macaca mulatta). Ж. Эвол. Биохим. Физиол. 2018, 54(3): 205-211; Голубева И.Ю., Тихонравов Д.Л. Формирование эмпирических понятий у приматов разных таксономических групп. Интегративная физиология. 2022; 3(1): 89-99) и другие. Вышеперечисленные методы изучения рассудочной деятельности всегда имеют прямую связь с чувственным опытом испытуемого, что дает возможность легко фиксировать поведенческие изменения и делать определенные выводы о мозговых процессах испытуемых. Например, о длительности обучения можно судить по количеству попыток, необходимых для достижения определенного критерия при выполнении задачи; уровень внимания к определенным признакам стимулов у приматов можно измерить по параметрам саккад (время их фиксации, количество фиксаций на стимулах, имеющих данный признак), а у голубей - по количеству клевков тех стимулов, которые содержат эти признаки (Castro L. and Wasserman Е.А. Executive control and task switching in pigeons. Cognition. 2016, 146: 121-35).

Существующие методы позволяют исследовать способность испытуемых синтезировать представления - наглядные образы из окружающего мира - с целью образования апостериорного (послеопытного) понятия (генерализация или индуктивная функция рассудка) и на основе имеющегося правила относить объекты окружающего мира к уже имеющимся понятиям (категоризация или дедуктивная функция рассудка). В результате обучения и опыта у испытуемых возникают изменения в поведении и физиологические изменения в мозге, которые могут быть зарегистрированы электрофизиологическими методами (ЭЭГ и нейронная активность), а также современными методами визуализации (фМРТ и ПЭТ). Считается, что формирование понятий приводит к образованию новых функциональных когнитивных структур - нейронных сетей, которые обладают способностью накапливать эмпирические знания (Дудкин К.Н. И.П. Павлов и нейрофизиология познавательных процессов. СПб. Изд-во Института физиологии им. И.П. Павлова РАН. 2007; Fuster J. The cognit: A network model of cortical representation. International Journal of Psychophysiology. 2006, 60: 125-32; Spalding KN et al. Ventromedial Prefrontal Cortex Is Necessary for Normal Associative Inference and Memory Integration. J Neurosci. 2018, 38(15): 3767-3775).

В то же время есть качественно иной уровень мышления, на котором происходит объединение полученной в процессе обучения информации и установление взаимосвязи между ее составляющими - уже сформированными рассудочными понятиями. Сформированные в мозге понятия могут синтезироваться для образования априорных (доопытных) идей. Возникновение идеи на этом уровне когнитивной обработки уже не связано напрямую с чувственным опытом субъекта, и часто не проявляется на поведенческом уровне. Это скрытая работа мозга, которая направлена на синтез готовых понятий, которые ранее уже были сформированы в процессе обучения. Идеи возникают на основании того, что мозг испытуемого обработал в процессе взаимного перекрытия имеющихся у него нейронных сетей, образованных в ходе решения предыдущих задач.

Фиксация факта вышеназванной скрытой работы мозга и взаимного перекрытия образованных ранее нейронных сетей, а также оценка способности испытуемого к синтезу информации, полученной в результате предшествующего обучения чрезвычайно важны, так как это может служить индикатором перехода на более высокий уровень обработки информации - способности мыслить готовыми понятиями, что приводит к образованию новых творческих идей. Необходимо отметить, что этот могущественный пласт работы человеческого мозга совершенно не изучен в современной научно-экспериментальной литературе. Примером, иллюстрирующим такой уровень когнитивного процесса у человека, является априорная идея человеческого разума о мифических существах, возникающая в эпосах различных народов в результате синтеза двух эмпирических понятий «человека» и «лошади» и, конечно, с участием воображения. Эта идея может быть выражена вербально (кентавр) или невербально, посредством творчества (рисунок, скульптура и т.п.). В качестве примера у животных можно привести уникальные неконтролируемые спонтанные высказывания, сделанные в различных внештатных ситуациях антропоидами, обученными аналогам человеческого языка. Например, горилла, обученная языку жестов глухонемых, и владевшая понятием «глаза» и понятием «шляпа», назвала (показала жестами) впервые увиденную маскарадную маску «шляпа-глаза», что расценили как изобретение нового жеста (Паттерсон Ф.Г., Матевиа М.Л., Хайликс В.А. Как гориллы познают мир вокруг себя: что показал проект Коко // Иностр. психология. 2000. 13: 41-55). В подобных примерах, возможно, присутствуют факты синтеза сформированных ранее понятий, однако их поведенческие проявления являются неконтролируемыми, возникают случайно и не в экспериментальных условиях, которые сложно повторить, а отсюда интерпретация фактов и их анализ затруднены.

Таким образом, наличие факта синтеза понятий может быть зафиксировано по вербальному отчету испытуемого и другим поведенческим проявлениям. Однако, остается нерешенной проблема создания контролируемой экспериментальной ситуации для многократного систематического возникновения подобной мыслительной активности, ее фиксации и последующей оценки у испытуемых, с которыми возможен контакт только на довербальном уровне (дети младшего дошкольного возраста, испытуемые с проблемами в психо-речевой сфере, животные высших таксономических групп).

В известной нам литературе до сих пор не ставился вопрос о возможности фиксации факта синтеза готовых довербальных эмпирических понятий, который представляет собой активацию и взаимное перекрытие уже имеющихся в мозге испытуемого отдельных нейронных сетей, сформированных при выработке соответствующих понятий по отдельности и оценки этой способности. При этом переход испытуемого на уровень синтеза имеющихся в мозге знаний при выполнении экспериментальной задачи представляет несомненный научный интерес, так как может служить признаком способности мыслить готовыми понятиями в отрыве от чувственного опыта. Возможность фиксации факта синтеза ранее сформированных понятий и оценки способности испытуемых к образованию априорной идеи, результат которой может быть абсолютно новым (не похожим ни на одно из синтезируемых понятий), несомненно, будет важной составляющей для разработки более совершенной (творческой) модели искусственного интеллекта. Не существует специального подхода, создающего возможность систематического возникновения и фиксации факта синтеза сформированных ранее понятий в эксперименте для оценки способности испытуемого к синтезу уже сформированных довербальных понятий.

Техническая проблема состоит в трудности обнаружения изменений в поведении испытуемого, свидетельствующих о его переходе на более высокий уровень мышления, напрямую не связанный с чувственным опытом - уровень синтеза сформированных ранее понятий. Для обнаружения такого перехода необходимо создать определенные экспериментальные условия, в которых испытуемый вынужден синтезировать готовые эмпирические понятия путем задействования сформированных ранее нейронных сетей, при этом одновременная активация и взаимное перекрытие этих сетей должны систематически приводить к возникновению изменений в его поведении.

Известны психофизиологические исследования, в которых использовались различные способы оценки поведенческих изменений у испытуемых в процессе выполнения ими когнитивных заданий.

Существует способ определения концентрации внимания и переключения внимания испытуемого на основе отношения времени от начала демонстрации выбранных стимулов до последнего ответа испытуемого к разнице между максимально возможным количеством правильных ответов и количеством неверных ответов (патент РФ №2772663). В данном способе испытуемый по инструкции должен найти определенную карту среди стимулов с измененной конфигурацией и цветом масти игральных карт, таким образом, данный подход основан на категоризации, т.е. напрямую связан с чувственным опытом испытуемого и не позволяет оценить более высокий уровень мышления.

Есть способ улучшения функций организма (заявка на патент РФ №99104055), включающий обучение пациента вызывать мыслеобразы, формировать ассоциации своих болезненных симптомов и затем графически воспроизводить цветовые ассоциации, полученные в воображении, на носителе информации. Данный способ связан с воображением и мысленными образами, однако не дает реального критерия для фиксации синтеза мысленной информации, а также не позволяет изучать подобную мыслительную активность у испытуемых, с которыми возможен контакт только на довербальном уровне.

Известен также способ оценки когнитивных функций детей школьного возраста при популяционных исследованиях (патент РФ №2701399), с использованием компьютерного психофизиологического комплекса «Психомат», охватывающий широкий спектр отдельных когнитивных процессов (произвольное внимание, зрительно-пространственную память, краткосрочную и отсроченную слухоречевую память, вербально-логическое мышление, конструктивный праксис и наглядно-образное мышление). Хотя способ имеет количественное выражение результата, однако также не позволяет зафиксировать факт взаимодействия имеющихся у ребенка нейронных сетей, которые были образованы в ходе предыдущего обучения, т.е. его переход на более высокий уровень мышления, а также не позволяет тестировать детей дошкольного возраста и животных высших таксономических групп.

Техническая задача состоит в создании последовательности заданий, в которых испытуемый, последовательно выполнив задания А и В (или большее количество заданий, в процессе выполнения которых в его мозге образуются две или более разных нейронных сетей), получает задачу С, которое имеет несколько возможных решений: 1. решение согласно правилу, освоенному в задаче А (задействуется одна сеть, связанная с чувственным опытом); 2. решение согласно правилу, освоенному в задаче В (задействуется другая сеть, связанная с чувственным опытом); 3. решение на основе идеи, напрямую уже не связанной с чувственным опытом испытуемого, которая образуется в результате взаимного перекрытия имеющихся двух или более нейронных сетей.

Для разрешения указанной проблемы предлагается способ оценки способности испытуемого к синтезу ранее сформированных довербальных эмпирических понятий, который представляет собой экспериментальный метод, направленный на создание условий задачи, в которой каждое предъявление дает возможность для совместной активации и перекрытия сформированных ранее нейронных сетей в мозге испытуемого, при этом каждый ответ испытуемого (выбор стимула) будет свидетельствовать либо о наличии факта синтеза понятий, либо об его отсутствии.

Вышеупомянутый способ создан на основе метода формирования отдельных понятий, описанный в наших статьях (Тихонравов Д.Л. с соавт. Сравнительный анализ процесса формирования понятий размера и формы у низших обезьян (Macaca mulatta). Ж. Эвол. Биохим. Физиол. 2018, 54(3): 205-211; Голубева И.Ю., Тихонравов Д.Л. Формирование эмпирических понятий у приматов разных таксономических групп. Интегративная физиология. 2022; 3(1): 89-99). Суть данного метода сводится к формированию у испытуемых эмпирических довербальных понятий, на основе обратной связи (подкрепление), без вербальных инструкций со стороны исследователя. В процессе данного обучения появлялись изменения в поведении испытуемых, которые были выражены в том, что они начинали достоверно чаще выбирать стимулы с подкрепляемыми признаками. Формирование понятий происходило благодаря обобщению информации, полученной посредством органов чувств, и объединения нейронов различных структур мозга в новую нейронную сеть. По данным литературы, такие изменения в поведении имеют электрофизиологические корреляты, которые могут быть зарегистрированы методами ЭЭГ, функциональной МРТ и т.п.). Однако вопрос о том, могут ли испытуемые мыслить уже готовыми понятиями, синтезируя их в априорную идею разума без участия чувственного опыта, остается открытым.

Вышеописанный метод формирования отдельных понятий послужил подготовительным этапом для Способа оценки способности испытуемого к синтезу ранее сформированных довербальных понятий. Патентуемый способ дает возможность фиксировать факты синтеза понятий и оценивать способности индивидов мыслить уже готовыми понятиями.

Преимущество этого способа состоит в том, что он работает с теми испытуемыми, с которыми возможен контакт только на довербальном уровне - дети младшего дошкольного возраста, испытуемые с проблемами в психо-речевой сфере, животные высших таксономических групп. Для реализации синтеза сформированных понятий крайне важно, чтобы испытуемые хорошо знали понятия, но при этом процесс формирования понятий не должен перейти в закрепленный условный рефлекс, который может стать препятствием для дальнейшей интеллектуальной деятельности (Фирсов Л.А. Память у антропоидов. Л.: Наука, 1972). Поэтому принципиальным требованием к процессу формирования понятия является однократное достижение или превышение 70%-го уровня правильного выполнения задачи в один опытный день.

Способ оценки способности испытуемого к синтезу ранее сформированных довербальных понятий включает подготовительный этап, на котором у него формируют два или более эмпирических понятия. Для каждой задачи составляется протокол, в котором прописаны наборы предметов из алфавита стимулов для каждой пробы. Содержание протокола направлено на формирование отдельного понятия на основе одного признака. Выбор предметов, имеющих данный признак, подкрепляют. Затем проверяют факт сформированности каждого из понятий по отдельности, предъявляя аналогичные наборы стимулов из предыдущих задач до однократного достижения 70%-го критерия правильных ответов для каждой задачи в один экспериментальный день. После этого приступают к основному этапу тестирования способности синтезировать понятия. При этом составляется новый протокол, каждая проба которого имеет новый набор, состоящий из нескольких стимулов в следующем сочетании: объекты, содержащие по одному признаку от каждого из сформированных ранее понятий; объект, содержащий признаки, не принадлежащие ни к одному из этих понятий; и объект, сочетающий признаки каждого из сформированных ранее понятий (два или более признаков). Выбор предмета, сочетающего признаки каждого из сформированных понятий, подкрепляют. Если испытуемый игнорирует подкрепляемые ранее стимулы, которые содержат признаки, принадлежащие по отдельности к каждому из сформированных понятий, и при этом выбирает стимул, сочетающий признаки каждого из сформированных понятий, то подобный выбор фиксируют как факт синтеза готовых понятий. Тестирование проводят до тех пор, пока количество таких выборов не достигнет или превысит 70% от общего количества ответов. Далее следует этап контрольного тестирования, когда используется протокол предъявления наборов стимулов, аналогичный таковому при синтезе понятий. Контрольный эксперимент направлен на выявление скорости формирования понятия на основе двух или более признаков, но без предварительного формирования отдельных понятий.

Оценку способности испытуемого к синтезу понятий осуществляют путем сравнения скорости синтеза сформированных ранее понятий в сравнении со скоростью формирования контрольного понятия на основе количества признаков, аналогичного количеству отдельных понятий, но без их предварительного формирования. Если в задаче на синтез сформированных ранее понятий 70%-ный критерий правильных ответов достигается достоверно быстрее в сравнении с контрольным экспериментом, то это расценивается как способность к переходу на новый, более высокий уровень мышления, напрямую несвязанный с его чувственным опытом. Это означает, что испытуемый способен мыслить готовыми понятиями. Если скорость достижения данного критерия в задаче на синтез достоверно не отличается или ниже скорости формирования контрольного понятия, то это означает, что испытуемый не синтезирует готовые понятия, а обобщает информацию, получаемую посредством органов чувств, т.е. происходит очередное формирование понятия, но уже на основе двух или более признаков.

Техническим результатом является создание экспериментальных условий, в которых возможно зафиксировать изменения в поведении испытуемого в каждом его ответе, когда он выбирает/не выбирает предмет, сочетающий изученные ранее правила (или признаки) и при этом игнорирует/не игнорирует предметы с отдельными признаками, которые подкреплялись ранее. Совокупность одиночных фиксаций фактов синтеза понятий, при котором происходит взаимное перекрытие двух и более нейронных сетей испытуемого, образованных в результате его предшествующего обучения отдельным понятиям, дает возможность оценить его способность к переходу на более высокий уровень мышления (уровень синтеза сформированных понятий) при помощи статистических методов.

Таким образом, тестирование способности испытуемого к синтезу сформированных ранее понятий осуществляется с помощью: 1) фиксации его поведенческих изменений, отражающих синтез готовых понятий; 2) оценки способности испытуемого к синтезу готовых эмпирических понятий путем выявления достоверных различий в скорости синтеза понятий, с предварительным формированием двух или более эмпирических понятий и таковой в контрольном понятии также с двумя или более признаками, но без предварительного формирования отдельных понятий.

Если выполнение задачи на синтез понятий требует достоверно меньшего количества предъявлений, в сравнении с контрольным понятием, то делается вывод, что испытуемый смог успешно осуществить синтез сформированных ранее понятий. При этом на нейрофизиологическом уровне произошло взаимное перекрытие между образованными в процессе обучения нейронными сетями и возникла новая идея, объединившая в себе два или более понятия, что позволило испытуемому конкретизировать свой выбор, в результате чего произошло достижение успеха при реализации задачи на синтез понятий. Это значит, что данный индивид достиг уровня мышления, позволяющего объединять полученную в процессе обучения информацию и устанавливать взаимосвязь между составляющими ее данными.

В том случае, если выполнение задачи на синтез понятий достоверно не отличается по количеству предъявлений или требует достоверно большего количества предъявлений в сравнении с контрольным понятием, то делается вывод, что испытуемый не смог осуществить синтез сформированных ранее понятий. При этом на нейрофизиологическом уровне отсутствовало взаимное перекрытие между ранее образованными нейронными сетями, а испытуемый по отдельности обобщал получаемую в процессе обучения информацию. Это значит, что данный индивид остался на уровне формирования эмпирических рассудочных понятий.

Способ оценки способности испытуемого к синтезу ранее сформированных довербальных эмпирических понятий может быть реализован с использованием различных видов стимулов: реальных объектов, изображений, виртуальных объектов, при этом важно, что их количество должно быть достаточно большим (алфавит стимулов должен включать не менее 90 разных объектов), для предупреждения запоминания отдельных предметов. На фиг. 1 приведены примеры методик, в которых используется авторский стимульный материал для формирования понятий у детей 4-5 лет и нечеловеческих приматов (Тихонравов Д.Л. с соавт. Сравнительный анализ процесса формирования понятий размера и формы у низших обезьян (Macaca mulatta). Ж. Эвол. Биохим. Физиол. 2018, 54(3): 205-211; Тихонравов Д.Л. с соавт. Применение методики формирования понятий размера и формы у детей дошкольного возраста для клинических исследований. Педиатр. 2019, 10(6): 45-52; Голубева И.Ю. с соавт. Сравнительное исследование формирования понятий с использованием реальных геометрических фигур и контурных изображений в качестве стимулов у детей в возрасте 4-5 лет. Трансляционная медицина. 2020, 7(5): 109-118; Голубева И.Ю., Тихонравов Д.Л. Формирование эмпирических понятий у приматов разных таксономических групп. Интегративная физиология. 2022; 3(1): 89-99). Данные методики могут быть использованы для создания условий, при которых будет возможность зафиксировать факт синтеза сформированных понятий без вербальной постановки задачи для испытуемого и произвести оценку способности к синтезу сформированных или актуализированных (если у испытуемого они уже имеются) довербальных понятий.

На фиг. 1 показаны примеры алфавитов стимулов, использованных для формирования эмпирических понятий, которые могут применяться для оценки способности испытуемого к синтезу ранее сформированных довербальных эмпирических понятий: А - с использованием реальных геометрических фигур в качестве стимулов; Б - с использованием контурных изображений в качестве стимулов.

На фиг. 2 показаны примеры наборов стимулов в пробах, соответствующим трем условиям, для формирования понятий на основе одного признака - «размера» или «формы»: А - пример наборов стимулов для формирования понятия «больший размер». Б - пример наборов стимулов для формирования понятия «зубчатый контур». Стрелками указаны правильные ответы, за которые испытуемые получали подкрепление (бумажные наклейки для детей, различные пищевые лакомства для нечеловеческих приматов).

На фиг. 3 показан пример наборов стимулов в пробах, соответствующим трем условиям, для синтеза уже сформированных понятий «больший размер» и «зубчатый контур» с целью образования в мозге идеи о «группе предметов большего размера с зубчатым контуром». Стрелками указаны правильные ответы, за которые испытуемые получали подкрепление.

На фиг. 4 показан пример наборов стимулов для формирования контрольного понятия на основе двух признаков - «меньший размер с гладким контуром», без предварительного формирования отдельных понятий на основе одного признака.

На фиг. 5 показаны результаты оценки способности детей 4-5 лет и нечеловеческих приматов к синтезу ранее сформированных довербальных эмпирических понятий. Обозначения: белые столбики - отдельные понятия с одним признаком (усредненные данные за два понятия); черно-белые шахматного поля столбики - синтез сформированных ранее двух понятий на основе одного признака каждый; черные столбики - контрольное понятие на основе двух признаков без предварительного формирования понятий на основе одного признака. По оси абсцисс: выполнение экспериментальных заданий у трех групп нечеловеческих приматов (кошачьи лемуры, макаки резусы, белорукие гиббоны) и детей в возрасте 4-5 лет. По оси ординат - количество предъявлений, необходимое для достижения или превышения 70%-го критерия правильных ответов при выполнении экспериментальных задач. Данные представлены как среднее арифметическое ±95%-ый доверительный интервал. Достоверные различия обозначены как *** Р<0,001.

Для реализации Способа фиксации факта синтеза сформированных понятий у испытуемых необходимо произвести следующие операции.

Подготовительный этап. Необходимо сформировать у испытуемых два или более эмпирических понятия (первое, второе и т.д. понятия) посредством одновременного предъявления по крайней мере 4-х объектов в определенных сочетаниях, прописанных в протоколе эксперимента, где один из этих объектов подкрепляется, при этом в каждом пробе меняются сами стимулы и местоположение подкрепляемого стимула. Испытуемому нужно выявить общий подкрепляемый признак. Обучение не требует инструкций, обратную связь дает подкрепление. Для того, чтобы процесс формирования понятий не перешел в закрепленный условный рефлекс, необходимым и достаточным требованием является однократное достижение или превышение 70%-го уровня правильного выполнения задачи на формирование одного понятия для всех его условий в один опытный день. Учитывается количество предъявлений для каждого условия задачи, необходимое для достижения данного критерия.

Варианты эмпирических понятий: «изображение/геометрическая фигура большего/меньшего размера», понятие «изображение с гладкой/зубчатой формой контура» «геометрическая фигура с плоской/объемной формой», понятие «одинаковое/разное» и т.п. Количество формируемых на подготовительном этапе эмпирических понятий может быть увеличено (от двух и более понятий).

Примеры задач подготовительного этапа:

Задача 1. Формирование понятия «больший размер». Предъявляют пробы с наборами стимулов для формирования первого понятия на основе одного признака, в данном случае - размер изображения. Стимулы, содержащие изображения большего размера, подкрепляют. Задача предъявляется в трех разных условиях, в которых наборы стимулов содержат 1 отличающееся изображение наряду с 3-мя одинаковыми по размеру изображениями (фиг. 2А). Изменения в поведении испытуемого, выраженные в том, что он может достичь 70%-го критерия успешности для каждого условия в течение одного экспериментального дня, свидетельствуют о получении им некоторого эмпирического знания, которое сохранилось в новой нейронной сети его мозга. Фиксируют количество предъявлений задачи с первого дня предъявления задачи до дня достижения этого критерия.

Задача 2. Формирование понятия «зубчатый контур». Предъявляют пробы с наборами стимулов для формирования второго понятия на основании другого признака, в данном случае - форма контура изображения. Стимулы, содержащие изображение с зубчатой формой контура, подкрепляют. Задача имеет три разных условия с наборами стимулов, содержащих изображения большого, среднего и малого размеров, при этом один стимул отличается от трех других по форме контура (фиг. 2Б). Как и в первой задаче, изменения в поведении испытуемого, выраженные в том, что он может достичь 70%-го критерия успешности для каждого условия в один экспериментальный день, свидетельствуют о получении им некоторого эмпирического знания, которое сохранилось в его новой нейронной сети мозга. Так же, как и в Задаче 1, фиксируют количество предъявлений задачи с первого дня предъявления задачи до дня достижения этого критерия.

Подготовительный этап завершается проверкой фактической сформированности каждого из понятий по отдельности. Для этого в один экспериментальный день предъявляют пробы с наборами стимулов, соответствующие каждому условию двух понятий, при этом 70%-ный критерий должен быть достигнут для каждого условия, что доказывает наличие у испытуемого двух отдельных нейронных сетей, в которых отражены общие признаки, существенные для этих двух эмпирических понятий. Это дает возможность в дальнейшем зафиксировать факт синтеза этих понятий и провести оценку способности испытуемого к синтезу имеющихся понятий (объединению сформированных ранее двух нейронных сетей) и переходу на уровень синтеза сформированных понятий с целью образования идеи без участия чувственного опыта.

Этап фиксации и оценки синтеза понятий. После формирования двух понятий испытуемым предъявляют пробы с наборами стимулов в новом сочетании, включающем стимулы, содержащие признаки первого понятия, стимулы, содержащие признаки второго понятия, стимулы, содержащие признаки, не принадлежащие ни к одному из этих понятий, и, наконец, стимулы, сочетающие признаки обоих понятий. Если испытуемый выбирает стимулы, соответствующие понятиям на основе одного признака, подкрепляемые ранее, то этот выбор на данном этапе не подкрепляется. Выбор стимула, содержащего признаки двух сформированных ранее понятий, является результатом синтеза этих понятий и подкрепляется. Данный выбор основан на взаимном перекрытии двух образованных ранее нейронных сетей, и напрямую уже не связан с чувственным опытом.

Испытуемым необходимо достигнуть 70%-го критерия успешности для каждого условия в один экспериментальный день. Учитывается количество предъявлений, необходимое для достижения данного критерия. Оценка способности испытуемого к синтезу сформированных ранее эмпирических понятий производится путем сравнения количества предъявлений, необходимых для достижения установленного критерия для задачи на синтез понятий в сравнении с таковым в задачах на последующее контрольное понятие, суть которого описана ниже.

Пример задачи на этапе синтеза сформированных понятий:

Задача 3. Синтез понятий «больший размер» и «зубчатый контур» с образованием априорной идеи разума об изображении с «большим размером и зубчатым контуром». Задача предъявляется в трех разных условиях (фиг. 3). Предъявляют задание на синтез понятий, каждая проба которого имеет новый набор, состоящий из стимула 1, содержащего признаки одного сформированного ранее понятия, стимула 2, содержащего признак второго сформированного ранее понятия; стимула 3, не содержащего признаков сформированных ранее понятий, и, наконец, стимула 4, сочетающего признаки каждого из сформированных понятий, причем выбор стимула 4 фиксируют как факт синтеза сформированных ранее понятий.

Этап контрольного тестирования. Проведение контрольного тестирования включает формирование понятия на основе 2-х признаков (например, размера и формы) или более, но при этом понятия размера и формы на основе 1-го признака предварительно у испытуемого не формируются. Испытуемому предъявляют наборы стимулов с такими же группами предметов, как при синтезе сформированных понятий и оценивают количество предъявлений, необходимое для достижения 70% критерия для каждого условия.

Пример задачи на этапе контрольного тестирования:

Задача 4. Формирование контрольного понятия «меньший размер с гладким контуром». Предъявляют наборы стимулов для формирования контрольного понятия на основе двух признаков, в данном случае - размер и форма контура изображения. Стимулы, содержащие изображения меньшего размера с гладким контуром, подкрепляют. Важно, что в отличие от предыдущей задачи на синтез понятий, в данном случае предварительно не сформированы понятия «меньшего размера» и «гладкого контура». Задача предъявляется в трех разных условиях (фиг. 4). Длительность обучения зависит от скорости достижения 70%-го критерия правильных ответов для каждого условия в один экспериментальный день и оценивается как количество проб, необходимое испытуемому для достижения этого критерия.

Оценка способности испытуемого к синтезу сформированных довербальных эмпирических понятий осуществляется следующим образом: сравнивается количество предъявлений, необходимое для достижения 70%-го критерия правильных ответов по каждому условию при выполнении контрольного задания и задания на синтез понятий. Если в контроле скорость достижения 70%-го критерия правильных ответов будет достоверно медленнее, чем эта скорость при выполнении заданий на синтез понятий, то испытуемый способен к синтезу сформированных ранее понятий. Если скорость формирования контрольного понятия достоверно не отличается или быстрее таковой при синтезе понятий, то испытуемый не способен к синтезу понятий, и при выполнении задания на синтез он только формирует очередное эмпирическое понятие на основе двух признаков.

Если на подготовительном этапе сформировано не два, а большее количество отдельных понятий, то синтез осуществляется для всех предварительно сформированных понятий, а на этапе контроля формируется понятие на основе количества признаков, равному количеству понятий при синтезе, но без предварительного формирования отдельных понятий.

Таким образом, факт синтеза понятий может быть зафиксирован в каждом ответе испытуемого при выполнении задачи на синтез сформированных понятий, а оценка способности испытуемого к синтезу имеющихся знаний проводится путем сравнения скорости достижения критерия при выполнении задачи на синтез понятий и задачи на формирование контрольного понятия, используя статистические методы. Если испытуемый достиг 70%-го критерия при выполнении всех условий задачи на синтез двух и более понятий после формирования отдельных понятий быстрее, в сравнении с формированием контрольного понятия (с двумя и более признаками, но без предварительного формирования отдельных понятий), то этот испытуемый обладает способностью к синтезу понятий. Если выполнение условий на синтез понятий требовало большего количества предъявлений или было недостоверно в сравнении с формированием контрольного понятия, то делали вывод, что испытуемый не выполнил синтез сформированных понятий.

Увеличение количества предварительно сформированных эмпирических понятий для синтеза (трех и более, например, размер, форма, форма контура, наличие/отсутствие пересечений контуров, наличие/отсутствие точки на изображении/фигуре), а также усложнение самих понятий, используемых в способе создания условий для синтеза сформированных понятий у испытуемого (например, использование слов, словосочетаний и т.п.) позволят использовать данный способ для тестирования детей школьного возраста с целью развития навыков самостоятельного поиска решений в проблемных ситуациях и совершенствования их творческого потенциала. Данный способ может быть положен в основу разработки программ когнитивных тренировок для стимулирования пластичности мозга у пожилых людей.

Сравнительный анализ количества предъявлений при выполнении отдельных понятий (на основе одного признака - «размер» или «форма контура»), синтеза этих понятий и контрольного понятия (на основе двух признаков, но без предварительного формирования отдельных понятий) показал (фиг. 5) значимые различия для всех рассмотренных групп приматов (лемуры: F(2, 26)=8.89, р<0.01; макаки: F(2, 62)=53.8, р<0.001; гиббоны: F(2, 26)=72.26, р<0.001; дети: F(2, 104)=71.97, р<0.001, однофакторный ANOVA), однако при этом было выявлено существенное отличие у лемуров. Хотя лемуры осуществили синтез понятий достоверно быстрее в сравнении с отдельными понятиями (р<0.001 Tukey-Kramer post hoc test), но скорость достижения критерия при синтезе достоверно не отличалась от контрольного понятия (р=0.56, Tukey-Kramer post hoc test). У всех остальных участников синтез понятий осуществлялся достоверно быстрее, в сравнении с контрольным понятием (р<0.001 Tukey-Kramer post hoc test). Таким образом, предварительные результаты показали, что дети 4-5 лет, гиббоны и макаки способны мыслить готовыми понятиями, а а у лемуров эта способность отсутствует.

Способ может быть использован для определения уровня развития высших когнитивных функций у детей младшего дошкольного возраста в онтогенезе, детей с задержкой психо-речевого развития, а также животных высших таксономических групп. Способ может применяться в системе образования для развития навыков самостоятельного поиска решений в проблемных ситуациях у детей дошкольного и школьного возраста и совершенствования их креативных способностей. Способ также может быть использован для создания искусственного интеллекта при построении новых принципов деятельности нейронных сетей.

Изобретение относится к нейропсихологии, психофизиологии и сравнительной психологии. Предъявляют пробы с наборами объектов для формирования двух или более отдельных понятий, каждое из которых содержит один подкрепляемый признак. Проверяют факт сформированности каждого из понятий по отдельности. Предъявляют задание на синтез понятий, каждая проба которого имеет новый набор, включающий по крайней мере два стимула, содержащих по одному признаку от каждого из сформированных ранее понятий, стимул, не содержащий признаки этих понятий, и, наконец, стимул, сочетающий признаки каждого из сформированных понятий. Выбор последнего стимула фиксируют как факт синтеза сформированных понятий. Оценку способности испытуемого к синтезу понятий осуществляют путем сравнения скорости достижения 70%-го критерия правильных ответов при выполнении синтеза сформированных ранее понятий со скоростью формирования контрольного понятия на основе двух и более признаков. Способ позволяет оценить способности испытуемого к синтезу ранее сформированных довербальных эмпирических понятий. 5 ил., 4 пр.

Способ оценки способности испытуемого к синтезу ранее сформированных довербальных эмпирических понятий, включающий предъявление наборов стимулов для формирования двух или более отдельных понятий, каждое из которых содержит один подкрепляемый признак, затем проверяют факт сформированности каждого из понятий по отдельности, предъявляя аналогичные наборы стимулов из предыдущих задач до однократного достижения 70% правильных ответов для каждой задачи в один экспериментальный день, после этого, предъявляют задачу на синтез понятий, каждая проба которой имеет новый набор стимулов, включающий по крайней мере два стимула, содержащих по одному признаку от каждого из сформированных ранее понятий, стимул, не содержащий признаки сформированных понятий, и, наконец, стимул, сочетающий признаки каждого из сформированных понятий, причем выбор последнего стимула фиксируют как факт синтеза этих понятий, при этом испытуемому необходимо достигнуть 70% правильных ответов в один экспериментальный день, далее следует этап контрольного тестирования, при этом используют наборы стимулов аналогичные таковому при синтезе понятий на основе двух или более признаков, но без предварительного формирования отдельных понятий с одним подкрепляемым признаком, а подкрепляют выбор испытуемым стимула, представляющего собой контрольное понятие и включающего два или более признака, предварительно не сформированных, также с достижением 70% правильных ответов, и, если испытуемый достоверно быстрее синтезирует понятия, чем формирует контрольное понятие, то делают заключение, что он способен к синтезу ранее сформированных довербальных эмпирических понятий, а если скорость синтеза понятий достоверно не отличается или ниже скорости формирования контрольного понятия, то делают заключение, что испытуемый не способен синтезировать сформированные ранее довербальные эмпирические понятия.